專利名稱：：火花塞用絕緣子以及使用該絕緣子的火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用作內(nèi)燃機內(nèi)部混合燃料氣體點火源的火花塞，還涉及用于該火花塞中的絕緣子。用于內(nèi)燃機(例如汽車發(fā)動機)中的火花塞，一般包括火花塞絕緣子(下文簡稱為“絕緣子”)，一種通過燒結(jié)氧化鋁基(Al2O3)材料制備的氧化鋁基燒結(jié)體。其原因是，氧化鋁具有優(yōu)越的熱、機械和耐電壓性能。為了降低燒成溫度，一般在制造絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)時，使用由氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)、和氧化鎂(MgO)組成的三元素?zé)Y(jié)助劑。在內(nèi)燃機的燃燒室中由火花放電產(chǎn)生的熱燃氣(在2000至3000℃范圍)的影響下，火花塞絕緣子暴露于約500-700℃的高溫下。因此，對于火花塞絕緣子而言，重要的是具有從室溫至高溫范圍內(nèi)的優(yōu)異的耐電壓性能。近年來，隨著額定功率的增加和內(nèi)燃機的小型化，已經(jīng)打算使燃燒室內(nèi)部的入口閥或排出閥所占面積增加以及每個汽缸采用四個閥。其結(jié)果是，火花塞本身制造得更為緊湊(具有較小的直徑)。最后，需要減少絕緣子的厚度。而且，需要絕緣子即使在暴露于約500-700℃的高溫下時也具有優(yōu)異的耐電壓性能。如果絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)是通過使用上述三元素?zé)Y(jié)助劑制備的，在燒結(jié)該三元素?zé)Y(jié)助劑(主要由Si組成)后，在氧化鋁晶粒的晶界處存在低熔點玻璃相。當(dāng)如此制備的絕緣子暴露于約700℃的溫度下時，該低熔點玻璃相在熱的作用下軟化。因此，耐電壓性能下降。減少低熔點玻璃相的可行辦法是，當(dāng)制備絕緣子時減少用于燒結(jié)的燒結(jié)助劑的量。然而，此種辦法將不能使絕緣子具有緊密晶粒，或者即使在該步驟中出現(xiàn)絕緣子的緊密晶粒時，在氧化鋁晶粒的邊界處仍留存有許多孔。其結(jié)果將導(dǎo)致耐電壓性能的下降。在氧化鋁晶粒的邊界處存在孔隙(殘余孔)或者顆粒邊界是低熔點晶相(即低熔點玻璃相)的情況下，當(dāng)該絕緣子暴露于約700℃的溫度下并且?guī)资Х母唠妷菏┘咏o火花塞以便引起火花放電時，電場集中在位于晶界處的殘余孔隙處，或晶粒相軟化這也將導(dǎo)致橫穿絕緣子的絕緣性能的下降(即火花擊穿)。粗氧化鋁是用于絕緣子的材料，也是經(jīng)常使用的材料，該材料用Bayer方法制備(下文中該原料被稱作“Bayer-氧化鋁”)。在Bayer方法中，氧化鋁從鋁土礦中用濕法提取，鋁土礦是主要的鋁礦。在該方法中，水溶液中含有相當(dāng)高濃度的燒堿(NaOH)作為提取介質(zhì)。如果絕緣子主要是由Bayer-氧化鋁按照前述方法制備時，在許多情況下堿金屬鈉(Na)(或者蘇打化合物)將不可避免地以NaOH或Na2O的形式存在于氧化鋁中。鈉具有高離子導(dǎo)電性。如果在氧化鋁中存在過量的鈉，由此種氧化鋁制備的絕緣子的耐電壓性能下降；特別是當(dāng)絕緣子暴露于500℃或者更高的溫度下時的耐電壓性能，或者其機械強度下降。本發(fā)明的一個目的是提供一種絕緣子(氧化鋁基燒結(jié)體)，它可以防止受絕緣子中形成的存在于晶界處的殘余孔隙的影響或者受晶界處的低熔點玻璃相的影響而導(dǎo)致絕緣子被擊穿，當(dāng)絕緣子暴露于約500-700℃的溫度下時具有非常優(yōu)異的耐電壓性能，并且具有緊湊的晶粒。本發(fā)明還提供一種使用該絕緣子的火花塞。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種火花塞，包括作為主組分的氧化鋁(Al2O3)，其中該絕緣子由氧化鋁基燒結(jié)體制備，該氧化鋁基燒結(jié)體含有至少一種以氧化物存在的稀土元素和以氧化物計的0.05％(重量)或更少的鈉，并具有高于95％的理論密度比。根據(jù)本發(fā)明，只要至少一種稀土元素包含在由氧化鋁基燒結(jié)體制備的絕緣子內(nèi)，該絕緣子就具有在約700℃的高溫下優(yōu)異的耐電壓性能。稀土元素包括鑭系，范圍為鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)和镥(Lu)，所有這些屬于周期表中的IIIA族。只要任何一種稀土元素包含在絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)中，則該絕緣子的耐電壓性能就可以得到提高。其原因是，含有稀土元素的晶界相在氧化鋁晶粒的晶界處產(chǎn)生，從而使晶界相的熔點得以提高。在本發(fā)明中，由氧化鋁基燒結(jié)體組成的絕緣子中存在稀土元素以及以氧化物計的鈉的含量設(shè)定在0.05％(重量)或更少是重要的。當(dāng)絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)中的鈉含量超過0.05％(重量)時，產(chǎn)生由鈉離子帶來的離子導(dǎo)電性。絕緣子的耐電壓性能，特別是在500℃或更高的高溫下的耐電壓性能在離子導(dǎo)電性的影響下惡化。因此，含有稀土元素的絕緣子填塞物耐電壓性能的改進可通過將鈉含量限制在0.05％(重量)而得以保持。理論上，希望鈉含量在0％(重量)。然而，如上所述，氧化鋁通常根據(jù)Bayer方法制備，因此不可避免地在氧化鋁中含有痕量的鈉(以納克計)。另外，在本發(fā)明中，絕緣子(即該氧化鋁基燒結(jié)體)的理論密度比設(shè)定為95％或更高。其結(jié)果是，殘余孔數(shù)減少，在這些孔處產(chǎn)生于氧化鋁晶界處的電場將發(fā)生集中；特別是，絕緣子可制成密實晶粒的。此處“理論密度”表示根據(jù)混合規(guī)則，由組成燒結(jié)體的以氧化物計的各種元素的量計算的密度。而且，“理論密度比”表示用阿基米德(Archimedes)方法測得的燒結(jié)體密度與理論密度之比。更具體地說，在本發(fā)明中，在組成火花塞絕緣子的氧化鋁基燒結(jié)體中含有至少一種稀土元素，而且不可避免地存在于氧化鋁中的鈉含量被控制在0.05％(重量)或更少。另外，燒結(jié)體的理論密度比設(shè)定為95％或更高。本發(fā)明的火花塞在約500-700℃高溫下耐電壓性能方面優(yōu)越于常規(guī)的火花塞。因此，當(dāng)將該火花塞提供給具有薄絕緣子的緊湊的火花塞或者提供給用于高電壓內(nèi)燃機(其中燃燒室處于高溫下)的火花塞時，可以有效地避免絕緣破壞(或者火花塞擊穿)的問題。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，第一方面的該火花塞絕緣子含有以氧化物計數(shù)量為0.01-18％(重量)的稀土元素。從更有效地提高約700℃高溫下的耐電壓性能方面考慮，希望含有稀土元素。進而，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一方面的火花塞中，該稀土元素包括一種或兩種選自鑭(La)、鐠(Pr)和釹(Nd)的成分，并且具有至少一種稀土元素-β-氧化鋁(化學(xué)式為稀土元素Al11O18)結(jié)構(gòu)的晶相。稀土元素限定為La、Pr和Nd的原因在于其它稀土元素的三價離子具有較小的離子半徑，因而無法在絕緣子(氧化鋁燒結(jié)體)內(nèi)部形成具有稀土元素-β-氧化鋁結(jié)構(gòu)(下文中簡稱為“稀土元素-β-氧化鋁晶相”)的晶相。該稀土元素-β-氧化鋁晶相是熔點接近于2000℃的高熔點晶相。改進晶相的結(jié)果是，可以提高絕緣子在約700℃高溫下的耐電壓性能。對在絕緣子中產(chǎn)生該稀土元素-β-氧化鋁晶相的位置沒有限制。優(yōu)選的，該稀土元素-β-氧化鋁晶相延伸至該絕緣子的內(nèi)部(即該氧化鋁基燒結(jié)體)。更優(yōu)選的，稀土元素-β-氧化鋁晶相存在于兩個和/或三個晶粒的晶界處。用La的JCPDS卡片進行對比，Pr或Nd的JCPDS卡片中沒有關(guān)于稀土元素-β-氧化鋁的記載。因此，由Pr或Nd形成的稀土元素-β-氧化鋁無法直接證明。然而，“Pr”和“Nd”的離子半徑基本上與La3+相同。因此，Pr和Nd的X射線衍射譜與JCPDS卡片(No.33-699)中關(guān)于稀土元素-β-氧化鋁的描述相似。為了引入稀土元素-β-氧化鋁晶相，可向原料中加入稀土元素-β-氧化鋁以便作為預(yù)先備好的原料粉末。然而，在此種情況下，在燒成中晶粒表現(xiàn)出顯著的各向異性，并因而阻礙密實晶粒燒結(jié)體的形成。為避免上述問題發(fā)生，優(yōu)選在燒成中形成晶相。優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，第一至第三方面的火花塞絕緣子至少包括硅(Si)、鈣(Ca)或鎂(Mg)。在此種情況下，只要計為S的以氧化物計的硅含量(單位重量％)，計為C的以氧化物計的鈣含量(單位重量％)，以及計為M的以氧化物計的鎂含量(單位重量％)優(yōu)選的滿足表達式S/(S+C+M)≥0.7即可。當(dāng)三種元素均包含在絕緣子中時，在燒成中將該元素熔融為液相。以此方式，該三種元素作為燒結(jié)助劑以促進絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)密實晶粒的形成；而且該三種元素對于使絕緣子晶粒密實化是有效的。此處，Si作為燒結(jié)助劑促進絕緣子密實晶粒的形成，并作為低熔點玻璃相存在于氧化鋁晶相的晶界處。在本發(fā)明中，即使當(dāng)三種元素分別存在于絕緣子中時，絕緣子在約700℃高溫下的耐電壓性能也可通過控制Si的含量而改進。其原因可能是在絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)中的氧化鋁晶粒的晶界處組成的一種低熔點玻璃相的Si與對本發(fā)明所必不可少的該稀土元素一起產(chǎn)生高熔點相，如含有稀土元素-Si的玻璃相，從而提高了晶界相的熔點。優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在第四方面的火花塞中，只要計為S的以氧化物計的硅含量(單位重量％)，計為C的以氧化物計的鈣含量(單位重量％)，以及計為M的以氧化物計的鎂含量(單位重量％)使該絕緣子滿足表達式0.95≥S/(S+C+M)≥0.75即可，因此用于火花塞的該絕緣子至少具有莫來石(Al6Si2O13)晶相。在本發(fā)明中，當(dāng)該三種元素包含在該絕緣子中時，控制硅的含量使其落入表達式的范圍內(nèi)。結(jié)果是，Si與稀土元素一起產(chǎn)生高熔點晶相，從而可生成具有1900℃左右的高熔點的莫來石晶相?？梢愿倪M絕緣子在約700℃高溫下的耐電壓性能。當(dāng)硅的比例少于0.75或超過0.95時，未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生莫來石晶相。具體地說，控制硅的比例以便落在表達式0.92≥S/(S+C+M)≥0.78的范圍內(nèi)，可更有效地在絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)中生成莫來石晶相。此處，對于莫來石晶相在絕緣子中的位置沒有特別限制。優(yōu)選的，莫來石晶相存在于兩個和/或者三個晶粒的晶界處。另外，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種火花塞，包括軸向形中心電極；以徑向方向圍繞該中心電極設(shè)置的主金屬殼體；其中一端固定在主金屬殼體上并面對中心電極的接地電極；以及如第一至第五方面中的任何一種所限定的火花塞絕緣子，將其設(shè)置在該中心電極和該主金屬殼體之間并覆蓋該中心電極的徑向區(qū)域。其結(jié)果是，可以提供一種在約700℃的高溫下具有優(yōu)異的耐電壓性能并可防止絕緣損害(火花擊穿)的火花塞。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種火花塞絕緣子，其含有作為主組分的氧化鋁(Al2O3)，其中該絕緣子是由氧化鋁基燒結(jié)體制備的，該氧化鋁基燒結(jié)體含有硅(Si)和至少一種稀土元素并具有大于95％的理論密度比。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，Si和至少一種稀土元素包含在由氧化鋁基燒結(jié)體制成的絕緣子中，該絕緣子在約700℃的高溫下具有優(yōu)異的耐電壓性能?？赡艿脑蚴?，在絕緣子中含有硅和稀土元素，這些元素作為燒結(jié)助劑在燒成中熔融并且形成液相，從而促進絕緣子的晶粒密實化。更具體地說，在絕緣子中含有硅的結(jié)果是，可以生產(chǎn)具有更少量殘余孔的密實晶粒絕緣子，在該殘余孔處產(chǎn)生于氧化鋁晶界處的電場易發(fā)生集中。本發(fā)明的絕緣子通過在絕緣子中混合Si和稀土元素可以制成晶粒更密實的絕緣子。在此情況下，重要的是將成品絕緣子的理論密度比設(shè)定在95％或更高。如果絕緣子的理論密度比小于95％，那么該絕緣子在約700℃溫度下的耐電壓性能受損。此處，Si用作燒結(jié)助劑以促進絕緣子的晶粒密實并作為低熔點玻璃相存在于氧化鋁晶相的晶界處。在第一方面中，重要的是在絕緣子中含有一種或更多種稀土元素。如果該稀土元素與硅一起存在于絕緣子中，則稀土元素和硅一起產(chǎn)生高熔點相，如在燒成中形成的晶界相內(nèi)部形成含有稀土元素-硅的玻璃相，從而改進晶界相的熔點。產(chǎn)生高熔點相的結(jié)果是，可以防止或減少可能發(fā)生在約700℃高溫下的晶界相的軟化，從而改進絕緣子的耐電壓性能。本發(fā)明使用的稀土元素包括鑭系，其范圍是鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)和镥(Lu)，所有這些均屬于周期表的IIIA族。在絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)中含有上述稀土元素中的任何一種。因此，晶界相的熔點得以提高，這使得絕緣子的耐電壓性能得以提高。更具體地說，在組成火花塞絕緣子的氧化鋁基燒結(jié)體中至少含有硅和一種或多種稀土元素，并且燒結(jié)體的理論密度比設(shè)定為95％或更高。本發(fā)明的火花塞與常規(guī)火花塞相比，在約700℃的高溫下具有優(yōu)異的耐電壓性能。因此，當(dāng)將該火花塞用于具有薄絕緣子的緊湊火花塞中或者用于其燃燒室處于高溫的高功率內(nèi)燃機的火花塞中時，可以有效地避免絕緣損害(或火花擊穿)問題。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，第七方面的絕緣子含有0.01-18％(重量)的以氧化物計的稀土元素。從更有效的改進在約700℃高溫下的耐電壓性能方面考慮，希望含有稀土元素。優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，本發(fā)明第七至八方面的火花塞絕緣子還含有鈣(Ca)或鎂(Mg)。在該情況下，只要計為S的以氧化物計的硅含量(單位重量％)，計為C的以氧化物計的鈣含量(單位重量％)，以及計為M的以氧化物計的鎂含量(單位重量％)滿足表達式S/(S+C+M)≥0.7即可。在該情況下，Si、Ca和Mg熔融并在燒成過程中引入液相且作為燒結(jié)助劑以促進絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)的晶粒密實化，從而改善絕緣子的晶粒密實化程度(改善絕緣子的理論密度)。當(dāng)三種元素即Si、Ca和Mg均存在于絕緣子中時，控制硅的比例使之落入表達式所限定的范圍內(nèi)，在燒成過程中Si與稀土元素一起有效地在晶界相內(nèi)部生成高熔點相，從而改進該絕緣子的耐電壓性能。優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的第十方面，本發(fā)明第八方面的火花塞絕緣子包括至少一種通過滿足表達式0.95≥S/(S+C+M)≥0.75而形成的莫來石(Al6Si2O13)晶相。當(dāng)上述三種元素存在于該絕緣子中時，如果硅含量的比例控制在落入表達式的范圍內(nèi)時，Si和稀土元素一起可有效地在晶界相內(nèi)部生成高熔點相，并進而形成熔點在1900℃左右的莫來石晶相。絕緣子在約700℃高溫下的耐電壓性能可得到改進。當(dāng)表達式中Si的比例小于0.75或超過0.95時，幾乎無法發(fā)現(xiàn)莫來石晶相。具體地說，將硅的比例控制在落入表達式0.92≥S/(S+C+M)≥0.78所限定的范圍內(nèi)，可更為有效地在絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)內(nèi)形成莫來石晶相。此處，對莫來石晶相在絕緣子中形成的位置并無特別限制。優(yōu)選的，該莫來石晶相存在于絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)內(nèi)部。更優(yōu)選的，莫來石晶相存在于兩個和/或三個晶粒的晶界處。優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明第十一方面，在第七至第十方面的火花塞中，絕緣子中的稀土元素至少包括釹(Nd)。絕緣子中含有釹的結(jié)果是，與含有其它稀土元素的絕緣子相比，許多絕緣子在約700℃高溫下的耐電壓性能值的變化較小。其結(jié)果是，在大規(guī)模生產(chǎn)中，可以可靠地生產(chǎn)出在約700℃的高溫下具有優(yōu)異耐電壓性能的絕緣子。另外，根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，該第十一方面中的絕緣子至少包括作為稀土元素的釹(Nd)，以便在絕緣子內(nèi)部形成稀土元素-β-氧化鋁(化學(xué)式為稀土元素-Al11O18)結(jié)構(gòu)的晶相(下文中簡稱為“稀土元素-β-氧化鋁晶相”)，該晶相為熔點接近于2000℃的高熔點晶相。其原因是，Nd三價離子的離子半徑小于其它稀土元素的離子半徑。因此，認為Nd與Si結(jié)合生成高熔點晶相并與Al結(jié)合形成稀土元素-β-氧化鋁晶相(即稀土元素-Al11O18晶相)。產(chǎn)生稀土元素-β-氧化鋁晶相的結(jié)果是，絕緣子的耐電壓性能得以提高。對在絕緣子中產(chǎn)生該稀土元素-β-氧化鋁晶相的位置沒有特別限制。優(yōu)選的，該稀土元素-β-氧化鋁晶相延伸至絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)內(nèi)部。更優(yōu)選的，稀土元素-β-氧化鋁晶相存在于兩個和/或三個晶粒的晶界處。而且，即使當(dāng)用La和Pr代替Nd加入到絕緣子中時，也可產(chǎn)生該稀土元素-β-氧化鋁晶相。然而，考慮到各絕緣子耐電壓值的變化，希望形成至少含有Nd的晶相。另外，為了引入稀土元素-β-氧化鋁晶相，稀土元素-β-氧化鋁可作為原材料粉末預(yù)先加入。然而，在此情況中，在燒成過程中晶粒表現(xiàn)出顯著的各向異性，并因而阻礙燒結(jié)體的晶粒密實化。為防止該問題，希望在燒成過程中產(chǎn)生晶相。根據(jù)本發(fā)明第十三方面，提供了一種制備火花塞絕緣子的方法，其包括下述步驟通過向作為絕緣子主組分的氧化鋁粉末中至少混入硅化合物粉末和一種或多種類型的稀土元素粉末而制備原材料粉末；由該原材料粉末形成具有預(yù)定絕緣子形狀的成型體；以及將該成型體在1450至1650℃的溫度下于氣氛中燒結(jié)1-8小時。控制該無機基粉末的平均顆粒尺寸并且將成型體在前述燒成條件下燒結(jié)，從而在燒結(jié)過程中使粉末晶粒之間的反應(yīng)(接觸)得以改進。因此，可以在成品絕緣子內(nèi)有效地生成高熔點晶相。通過改進粉末晶粒之間的反應(yīng)，可以使絕緣子的燒成收縮得以改進，并且可有效制備理論密度比為95％或更高的晶粒密實的絕緣子。另外，根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，提供了一種火花塞，其包括延伸以形成軸的中心電極；徑向圍繞該中心電極的主金屬殼體；一端固定于主金屬殼體上并面向該中心電極設(shè)置的接地電極；以及如上述在第七至第十二方面中定義的任何一種火花塞絕緣子，該絕緣子位于該中心電極和該主金屬殼體之間并覆蓋該中心電極的徑向區(qū)域。其結(jié)果是，可提供一種火花塞，在約700℃的高溫下具有優(yōu)異的耐電壓性能并且能夠防止絕緣損害(火花擊穿)。在附圖中圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的火花塞前視圖和截面圖；圖2A和2B為表明本發(fā)明實施方案的火花塞絕緣子縱向截面圖；圖3為含有Nd-β-氧化鋁晶相(Al11NdO18)的第10號樣品的X射線衍射圖；圖4是含有莫來石晶相(Si2Al6O13)的第8號樣品的X射線衍射圖；圖5是在700℃溫度下測試每個試片耐電壓性能的設(shè)備的示意圖；以及圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的第25和27號樣品試片的耐電壓值的變化的曲線圖。下面將詳細描述本發(fā)明。首先，本發(fā)明優(yōu)選的實施方案將參照附圖進行詳細說明。在如圖1所示的本發(fā)明的一個實施方案中，火花塞100包括延伸以形成軸的中心電極3；沿徑向覆蓋中心電極3外圍的絕緣子2；以及容納絕緣子2的主金屬殼體4。該主金屬殼體4例如由碳鋼(JIS-G3507)制備。接地電極5的一端5a焊接在主金屬殼體4引出端4a的外端。接地電極5的另一端延伸并基本上彎折為L形朝向中心電極3的尖端3a，從而在中心電極3(即尖端3a)和接地電極5之間限定出預(yù)定的火花隙“g”。在本發(fā)明主要部件絕緣子2中沿絕緣子2的中心軸方向O形成通孔6。端電極7固定地插入通孔6一個軸端，而中心電極3固定地插入通孔6的另一個軸端。而且，電阻器8通過通孔6設(shè)置在端電極7和中心電極3之間。電阻器8的一端與端電極7電連接，其間插入導(dǎo)電玻璃層9。電阻器8的另一端與中心電極3實現(xiàn)電連接，其間插入導(dǎo)電玻璃層10。組成電阻器8的電阻器組分是通過將玻璃粉末和導(dǎo)電材料粉末(除玻璃粉末外，所需要的還有陶瓷粉末)相混合的，并通過熱片壓(hotplatepress)的方式燒結(jié)所得到的混合物而制成。可替代的是，電阻器8可省略，并且中心電極3和端電極7可整體連接在一起，其中夾有單層導(dǎo)電玻璃密封層。在絕緣子2中沿絕緣子2中心軸方向O形成通孔6。將中心電極3插入其中的該通孔6。整個絕緣子2由本發(fā)明的絕緣材料制成。更具體地說，該絕緣材料由主組分氧化鋁(Al2O3)制成；換句話說，該絕緣材料由氧化鋁基燒結(jié)體制成，其含有0.01至18％(重量)的一種或多種氧化物形式的稀土元素，以及含有0.05％(重量)或更少的以氧化物計的鈉(Na)。可選擇的是，該絕緣材料由主組分氧化鋁(Al2O3)制成，也就是氧化鋁基燒結(jié)體至少含有硅(Si)和一種或多種類型的稀土元素。具體地說，該氧化鋁基燒結(jié)體含有0.01至18％(重量)的以氧化物計的稀土元素。更具體地說，如圖1所示，制成的絕緣子2沿軸向在絕緣子2的中間位置形成突起部分2e例如凸緣，以便向外徑向凸出。如果以朝向中心電極3的尖端3a的方向作為“前”，絕緣子2向后部延伸越過突起部分2e的部分作為主體2b，該主體2b與突起部分2e相比較細。突起部分2e的前側(cè)緊隨第一軸部件2g，該軸部件比突起部分2e細，隨后是比第一軸部件2g細的第二軸部件2i。主體2b的外圓周表面涂覆有釉2d，并且在主體2b后端附近的外圓周表面上形成波紋狀物2c。第一軸部件2g的外圓周表面基本上制成圓筒狀，并且第二軸部件2i的外圓周表面基本上形成圓錐形以便在向尖端3a靠近時逐漸變細。在絕緣子2中形成的通孔6被分為向其中插入中心電極3的基本上為圓筒狀的第一部分6a，和位于第一部分6a(即位于圖1中上方)后部的第二部分6b，該后部基本上為圓筒形以便比第一部分6a的直徑大。如圖1所示，端電極7和電阻器8安裝在第二部分6b中，而中心電極3插入第一部分6a中。用于固定電極3的突起部分3b形成于中心電極3后部附近的外圓周表面處，以便向外凸出。通孔6的第一部分6a和第二部分6b在第一軸部件2g中相互連接在一起。用于容納中心電極3的突起部分3b的突起-容納表面6c在第一部分6a與第二部分6b交匯處形成圓錐形或彎曲表面。位于第一軸部件2g和第二軸部件2i之間的連接部件2h的外圓周表面形成階梯形。在主金屬殼體4c上形成的用作嚙合部件的突起部分4c與該連接部件2h嚙合，其間插入環(huán)形墊片11，以便防止絕緣子2沿軸向發(fā)生移動。用于與凸緣狀突起部分2e的后邊緣嚙合的環(huán)狀密封線12插入主金屬殼體4后部開口的內(nèi)表面和絕緣子2的外表面之間。在環(huán)狀密封線12后部設(shè)置環(huán)狀密封線14，其間填充滑石粉13。將絕緣子2從前方用力插入主金屬殼體4中，并且當(dāng)絕緣子2插入主金屬殼體4中時，主金屬殼體4開口的邊緣沿密封線14向內(nèi)堵住彎曲表面，從而形成一填充部件4b。該絕緣子2借助于該填充部件4b固定在主金屬殼體4中。圖2A和2B分別顯示不同實施例中的絕緣子2。絕緣子2各部分的尺寸典型地限定如下·總長度L130至75mm·第一軸部件2g的長度L20至30mm(不包括延伸在第一軸部件2g和突起部分2e之間的連接部件2f的那部分長度，但是包括延伸在第一軸部件2g和第二軸部件2i之間的連接部件2h的那部分長度)·第二軸部件2i的長度L32至27mm·主體2b的外徑D19至13mm·突起2e部分的外徑D211至16mm·第一軸部件2g的外徑D35至11mm·第二軸部件2i的外徑D43至8mm·第二軸部件2i尖端的外徑D5(當(dāng)尖端表面的外周邊是彎曲的或者傾斜的時，直徑D5代表包括中心軸O在內(nèi)的尖端橫截面以內(nèi)的位于彎曲或斜切部分底部的尖端部分外徑)2.5至7mm·通孔6的第二部分6b的內(nèi)徑D62至5mm·通孔6的第一部分6a的內(nèi)徑D71至3.5mm·第一軸部件2g的厚度t10.5至4.5mm·第二軸部件2i底部的厚度t2(與中心軸O成直角方向)0.3至3.5mm·第二軸部件2i的尖端部分厚度t3(對應(yīng)于與中心軸O成直角的方向。當(dāng)尖端表面的外周邊為彎曲的或者傾斜的時，厚度t3代表在包括中心軸O的尖端橫截面部分內(nèi)在彎曲或傾斜部分底部的尖端厚度)0.2至3mm·第二軸部件2i的平均厚度tA{(t1+t2)/2}0.25至3.27mm圖2A中所示的絕緣子2的各部分具有如下尺寸L1＝約60mm；L2＝約10mm；L3＝約14mm；D1＝約11mm；D2＝約13mm；D3＝約7.3mm；D4＝5.3mm；D5＝約4.3mm；D6＝3.9mm；D7＝2.6mm；t1＝1.7mm；t2＝1.3mm；t3＝0.9mm；和tA＝1.5mm。如圖2B所示的絕緣子第一軸部件2g和第二軸部件2i與圖2A中所示的絕緣子2的這些部件相比較長。更具體地說，圖2B中所示絕緣子2的各部件具有如下尺寸L1＝約60mm；L2＝約10mm；L3＝約14mm；D1＝約11mm；D2＝約13mm；D3＝約9.2mm；D4＝6.9mm；D5＝約5.1mm；D6＝3.9mm；D7＝2.7mm；t1＝3.3mm；t2＝2.1mm；t3＝1.2mm；和tA＝2.7mm。絕緣子2按照下述例舉的方法制造。將根據(jù)Bayer方法生產(chǎn)的Bayer-氧化鋁粉末(在100重量％的Bayer-氧化鋁粉末中以氧化物計的鈉含量假定為0.07重量％或更低，而且氧化鋁粉末的平均顆粒尺寸為2.0μm或更低)；無機基粉末(包括硅(Si)，鈣(Ca)和鎂(Mg))；以及稀土元素基粉末混合并配料。另外，向該混合物中摻入親水粘合劑例如，聚乙烯醇和水溶劑從而制備用于模鑄的基本漿料。使用含有0.07重量％或更低的以氧化物計的鈉的氧化鋁粉末作為原料氧化鋁(Bayer-氧化鋁)粉末對于制備絕緣子2是重要的。其結(jié)果是，所得到的絕緣子2含有0.05重量％或更低的鈉(在燒結(jié)過程中往往會失去部分鈉)。為了獲得含有0.07重量％或更低以氧化物計的鈉的氧化鋁粉末，鈉含量可通過對用Bayer法制成的Bayer-氧化鋁粉末進行預(yù)定的鈉清除處理直至獲得預(yù)定的鈉含量來控制?？商娲氖?，絕緣子2也可用下述例舉的方法制備。將氧化鋁(Al2O3)粉末與由硅(Si)，鈣(Ca)和鎂(Mg)組成的無機基粉末混合。并且向所得到的混合物中加入稀土元素。加入親水粘合劑(例如聚乙烯醇)并與該混合物和水溶劑混合，從而制備用于模鑄的基本漿料。平均顆粒尺寸為2μm或更低的氧化鋁粉末優(yōu)選用作原料粉末的主組分。如果平均顆粒尺寸超過2μm，難以獲得晶粒足夠密實的燒結(jié)體，從而導(dǎo)致絕緣子耐電壓性能的下降。為了得到優(yōu)異的耐電壓性能，如果需要的話，優(yōu)選制備組成原料粉末的氧化鋁粉末以便在燒結(jié)后，在100重量％的氧化鋁基燒結(jié)體中含有75.0至99.7重量％的以氧化物計的鋁。對于用作稀土元素基粉末的物質(zhì)類型并無特別限制，只要該物質(zhì)可以通過燒結(jié)轉(zhuǎn)化為稀土元素的氧化物即可。例如，稀土元素的氧化物或復(fù)合氧化物可作為稀土元素基粉末的例子被提極。必須控制加入的稀土元素基粉末并且按需加入，以便燒結(jié)后，100重量％的氧化鋁基燒結(jié)體含有0.01至18重量％的以氧化物計的稀土元素?！跋⊥猎亍卑ǚ秶鸀殁?Sc)、釔(Y)、鑭(La)和镥(Lu)的鑭系，所有這些屬于周期表中的IIIA族。硅可以以SiO2粉末的形式加入到氧化鋁粉末中；鈣可以以CaCO3粉末的形式加入到其中；而鎂可以以MgO的形式加入到其中?？紤]到Si、Ca和Mg各自除了以上述氧化物的形式使用外，還可以其它形式使用，例如氫氧化物、碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽(或者以其復(fù)合氧化物形式加入)。然而在此情況下，必須使用能夠通過在大氣氣氛中熱燒結(jié)而被氧化并轉(zhuǎn)化為氧化物的無機基粉末作為上述無機基粉末。必須控制加入到氧化鋁中的無機基粉末并且按需加入，以使以氧化物計的硅與無機化合物總量的比例，即以氧化物計的Si含量(S以重量％計)與以氧化物計的Ca含量(C以重量％計)，和以氧化物計的Mg含量(M以重量％計)滿足下述表達式S/(S+C+M)≥0.7。更具體地說，必須控制該粉末以滿足表達式0.95≥(S+C+M)≥0.75。另外，每種無機基粉末的平均顆粒尺寸優(yōu)選假定為1μm或更少。使每種無機基粉末的平均顆粒尺寸落入上述范圍，從而使得在燒結(jié)過程中，平均顆粒尺寸如上所述的氧化鋁粉末與稀土元素基粉末之間的反應(yīng)(接觸)得以改進。而且，可以改進絕緣子的燒成收縮，并且所得到的絕緣子晶粒密實。對制備準備成型的基本漿料用的水溶劑沒有特別限制?？梢允褂糜糜谥苽涑Ｒ?guī)絕緣子的水。另外，親水粘合劑可用作粘合劑，其例子包括聚乙烯醇(PVA)、水溶性丙烯酸樹脂和糊精。其中PVA是最優(yōu)選的。對于制備基本漿料的方法沒有特別限制，以便使該方法能夠用原料粉末、粘合劑和水的混合物制備模鑄用基本漿料。只要100重量份該原料粉末，混有0.1至5重量份的粘合劑以及40至120重量份的水即可；優(yōu)選使用0.5至3重量份的粘合劑和50至100重量份的水。用噴霧-干燥法噴射并干燥該基本漿料，從而將其制成球形的小顆粒。該球形顆粒的平均顆粒尺寸假定為30至200μm；更優(yōu)選的，為50至150μm。如此制得的小顆粒經(jīng)橡膠壓模，制備出作為絕緣子前體的壓模體。所得到的壓模體的外部用熱固性粘合劑粘合或用磨石進行機械加工。由此，壓模體被制成圖2A或2B所示的外觀。如此制成物在溫度為1450至1650℃的溫度下在空氣中燒成1至8小時。而后，此燒結(jié)體用釉涂覆并再次經(jīng)最終燒成，從而制得絕緣子2。如果燒成溫度低于1450℃，在某些情況下無法制備出具有足夠密實晶粒的絕緣子。相反地，如果燒成溫度高于1650℃，氧化鋁晶粒在燒成過程中不規(guī)則生長，結(jié)果導(dǎo)致絕緣子的機械強度下降且在晶界處粗孔增加，這將損害絕緣子的耐電壓性能。考慮到燒成溫度的需要，對成型體的燒成優(yōu)選進行1至8小時。如果燒成時間少于1小時，絕緣子(即氧化鋁基燒結(jié)體)晶粒不能充分密實。相反地，如果燒成時間超過8小時，氧化鋁晶粒在燒成過程中異向生長。當(dāng)在過高的燒成溫度下(1650℃或更高)時，絕緣子的耐電壓性能變壞。當(dāng)絕緣子在給定的時間內(nèi)保持在燒成溫度范圍內(nèi)時，使在溫度范圍內(nèi)的適宜溫度值恒定，或者在給定的溫度范圍內(nèi)，可以根據(jù)預(yù)定的燒成曲線改變燒成溫度。下面將詳細描述火花塞100的工作情況。火花塞100通過在主金屬殼體4上形成的具有螺紋的部分4d旋入發(fā)動機機體中，并且形成用于點燃被引入燃燒室中的燃料氣體混合物的源頭。用于火花塞100的絕緣子2由本發(fā)明的絕緣子制備。由此，在700℃左右的高溫下絕緣子的耐電壓性能得以提高。即使當(dāng)火花塞100用于其燃燒室暴露于高溫下的高功率發(fā)動機中時，火花塞100具有耐絕緣損害(火花擊穿)性并且可以確保其高可靠性。如圖2A和2B所示，當(dāng)嚙合突起部分2e的前端緊靠沿半徑方向比該突起部分2e較薄的軸部件(在此情況下，該軸部件對應(yīng)于第一軸部件2g和第二軸部件2i的結(jié)合處)時，該軸部件例如第二軸部件2i將導(dǎo)致絕緣損害(火花擊穿)。因此，本發(fā)明的絕緣子特別適合用作絕緣子2。例如，在如圖2A所示的絕緣子情況下，第二軸部件2i的平均厚度tA為1.5mm。即使圍繞中心電極3形成較薄部分，而如絕緣損害(火花擊穿)的問題也可通過采用本發(fā)明的該絕緣子而得以有效防止或根除。采用本發(fā)明絕緣子的火花塞并不限于如圖1所示的火花塞類型。例如，本發(fā)明的絕緣子可用于這種火花塞，其中許多接地電極的尖端排列成面對中心電極的側(cè)表面，從而在該尖端和側(cè)表面之間限定出火花隙。在該情況下，火花塞可裝配成半-表面-隙火花塞，其中該絕緣子的尖端插入到中心電極的側(cè)表面和接地電極尖端表面之間。在此種類型的火花塞中，火花放電將橫穿絕緣子尖端的表面。與氣體放電型火花塞相比，該半-表面-隙火花塞在耐煙霧結(jié)垢方面得以改進。實施例部分實施例1進行以下測試以用于證實本發(fā)明效果。在表1所示的氧化鋁(Al2O3)粉末(所有的純度均高于99.8％)中，從平均顆粒尺寸為0.1至2.2μm的第1號至第6號氧化鋁粉末中選取一種類型的氧化鋁粉末。向如此選取的氧化鋁粉末中加入平均顆粒尺寸為0.6μm的SiO2粉末(純度高于99.9％)，平均顆粒尺寸為0.8μm的CaCO3粉末(純度高于99.9％)，以及平均顆粒尺寸為0.3μm的MgO粉末(純度高于99.9％)。對表2中所提供的平均顆粒尺寸為1.0至19.0μm的稀土元素氧化物(稀土元素基粉末)進行稱重，以便假定出表3中給出的比例。而該混合物在進一步摻入如此稱重的稀土元素基氧化物，從而制備原料粉末。該稀土元素基氧化物根據(jù)將要摻入的氧化鋁、SiO2、CaCO3和MgO粉末的總重量進行配料，并加入到該混合物中。只要按照原料粉末的總重量取100重量份，作為親水粘合劑的PVA取2重量份，和作為溶劑的水取70重量份進行配料即可。在氧化鋁缽中通過濕混使PVA和水與原料粉末混合，從而制備用于模鑄的原料漿料。將如此制備的原料漿料通過噴霧-干燥法進行噴霧和干燥，從而制備球形小顆粒。對該小顆粒過篩后取平均顆粒尺寸為10至355μm的顆粒。將如此過篩后的小顆粒注入到橡膠壓模中，并將用于形成通孔6的橡膠壓栓插入到該壓模中。在此情況下，小顆粒在約100MPa的壓力下進行橡膠壓模。壓模體的外側(cè)用熱固性粘合劑粘合經(jīng)研磨和機械加工形成具有預(yù)定絕緣子形狀的模鑄體中。而后，該模鑄體在表3(需保持的最高燒成溫度)提供的燒成溫度下在空氣中保持并燒成2小時。將如此燒成的模鑄體用釉涂覆并經(jīng)最終燒成，從而制成如圖2A所示的絕緣子2。如此燒制的絕緣子根據(jù)以下方法進行隨后的測試和分析理論密度比；以氧化物計的包含在絕緣子中的稀土元素含量；以氧化物計的包含在絕緣子中的鈉含量；從前述表達式S/(S+C+M)得出的值；在絕緣子中存在/缺乏稀土元素-β-氧化鋁結(jié)構(gòu)晶相和莫來石晶相；在700℃溫度下絕緣子的耐電壓值；以及將絕緣子制成火花塞時對耐電壓值進行的測試。測試結(jié)果示于表4中。(1)理論密度比每個絕緣子的密度(相對密度)用Archimedes方法測量，測量結(jié)果以與根據(jù)混合規(guī)則得到的理論密度的比表示。(2)絕緣子中以氧化物計的稀土元素的含量和鈉的含量，通過熒光X射線光譜對絕緣子分析從而對稀土元素進行探測，其對應(yīng)于轉(zhuǎn)化為氧化物的稀土元素數(shù)量。在表4中提供的稀土元素中，La轉(zhuǎn)化為La2O3，Nd轉(zhuǎn)化為Nd2O3；Dy(鏑)轉(zhuǎn)化為Dy2O3；Er(鉺)轉(zhuǎn)化為Er2O3；Sc轉(zhuǎn)化為Sc2O3；Y轉(zhuǎn)化為Y2O3；而Pr轉(zhuǎn)化為Pr6O11。在絕緣子中以氧化物計的鈉含量以按氧化物計的絕緣子的化學(xué)分析值表示。此處，表4中提供的鈉含量是以Na2O計的含量。(3)從S/(S+C+M)中得到的值Si、Ca和Mg的量以氧化物計的絕緣子的化學(xué)分析決定。在如此轉(zhuǎn)化的值基礎(chǔ)上，該值由表達式得出。(4)存在或缺乏稀土元素-β-氧化鋁晶相和莫來石晶相沿與每個絕緣子的軸成正交的方向取每個絕緣子的橫截面。通過X射線衍射決定沿橫截面的絕緣子結(jié)構(gòu)，并判定有無相應(yīng)于JCPDS卡片第33-699或第15-776所限定的光譜存在。圖3所示為樣品10的X射線衍射圖，其中存在Nd-β-氧化鋁晶相(Al11NdO18)。圖4所示為樣品8的X射線衍射圖，其中存在莫來石晶相(Si2Al6O13)。即使絕緣子中存在晶相，痕量的晶相不能清晰地從X射線衍射光譜中看出。在此情況下，認為樣品絕緣子中不存在晶相。(5)在700℃溫度下絕緣子的耐電壓值該測試采用用與上述相同的小顆粒制備的測試片。更具體地說，用于模鑄的小顆粒由金屬壓模(采用100MPa的壓力)模鑄并且在與燒成的絕緣子相同的條件下燒成，其中制備環(huán)狀測試片20，每個經(jīng)測量為0.65mm＝Φ25mm×t(厚度)。如圖5所示，每個片20夾在電極21a和21b之間，并且用氧化鋁絕緣管22a和22b以及密封玻璃23固定。加熱箱25的內(nèi)部用電加熱器24加熱至700℃，并為了向測試片20提供約幾十千伏的高電壓，使用高壓發(fā)生器(CDI電源)26向測試片20施以約幾十千伏的高壓。此時，測量測試片20的耐電壓值。(6)當(dāng)將絕緣子組裝到火花塞中時進行耐電壓測試如圖1所示的火花塞通過使用各個絕緣子制備。本實施方案每個火花塞的主金屬殼體的螺釘部分的直徑設(shè)定為12mm。該火花塞與四閥發(fā)動機(具有2000cc的排氣量)相連。當(dāng)在最高速度下放電和發(fā)動機速度為6000r.p.m.時電壓控制在35至38kV，絕緣子尖端(位于圖1中的較低區(qū)域)的溫度設(shè)定為約700℃，并且發(fā)動機連續(xù)運轉(zhuǎn)。在經(jīng)過50小時后，評估絕緣子中是否有問題。未發(fā)現(xiàn)問題的絕緣子以環(huán)(○)標記，而在不到50小時就發(fā)生絕緣損害(火花擊穿)的絕緣子標記為叉(×)。表1表2<p>表3注釋標有“*”的樣品號代表比較例。表4</tables>注釋標有“*”的樣品號代表比較例。從表4的測試結(jié)果可見，樣品4-17的絕緣子含有0.05重量％的以氧化物計的鈉(即絕緣子中Na2O的含量為0.05重量％)，根據(jù)表達式S/(S+C+M)得到的值為0.7或更高，并含有稀土元素。另外，這些樣品中每個樣品的理論密度比為95％或更高。這些樣品在700℃溫度下顯示出60kV/mm或更高的優(yōu)異的耐電壓值。樣品1-3根據(jù)表達式S/(S+C+M)得到的值為0，在絕緣子中含有0.05重量％以氧化物計的鈉，含有稀土元素，并具有95％或更高的理論密度比。即使是這些樣品在700℃溫度下也具有60kV/mm或更高的優(yōu)異的耐電壓值。樣品9、10、12、13、14、15和16的絕緣子中含有0.02重量％以氧化物計的鈉和1.95至15.24重量％以氧化物計的稀土元素，滿足表達式S/(S+C+M)≥0.7，并具有95.4％或更高的理論密度比。這些樣品還顯示出非常良好的耐電壓值；也就是，樣品9具有75kV/mm的耐電壓值；樣品10具有78kV/mm的耐電壓值；樣品12具有75kV/mm的耐電壓值；樣品13具有80kV/mm的耐電壓值；樣品14具有82kV/mm的耐電壓值；樣品15具有80kV/mm的耐電壓值；而樣品16具有78kV/mm的耐電壓值。在絕緣子中不含任何稀土元素的樣品18在700℃溫度下顯示出47kV/mm的不良耐電壓值。在絕緣子中含有0.25重量％或更高以氧化物計的鈉的樣品19和20分別顯示出36kV/mm和41kV/mm的不良耐電壓值。而且，樣品21的理論密度比為93.0％，其以氧化物計的稀土元素含量落入預(yù)定范圍內(nèi)而且其以氧化物計的Na含量設(shè)定為小于預(yù)定量。樣品21在700℃溫度下顯示出最差的耐電壓值，其為32kV。因此，可以理解如果理論密度比低于95.0％時，絕緣子的耐電壓值不能得到改進。實施例2在表5提供的氧化鋁(Al2O3)粉末(所有純度均高于99.8％)中，從平均顆粒尺寸為0.1至2.2μm的7-11號氧化鋁粉末中選擇一種類型的氧化鋁粉末。向如此選擇的氧化鋁粉末中摻入平均顆粒尺寸為0.6μm的SiO2粉末(純度高于99.9％)，平均顆粒尺寸為0.8μm的CaCO3粉末(純度高于99.9％)，以及平均顆粒尺寸為0.3μm的MgO粉末(純度高于99.9％)。對表2(見實施例1)給出的平均顆粒尺寸為1.0至19.0μm的稀土元素氧化物(稀土元素基粉末)進行稱重，以便假定出表6給出的比例。該混合物進一步摻入如此稱重的稀土元素基氧化物，從而制備原料粉末。該稀土元素基氧化物參照摻入的氧化鋁、SiO2、CaCO3和MgO的總重量晶相配料，并加入到該混合物中。只要按照原料粉末總量取100重量份，作為親水粘合劑的PVA取2重量份，以及作為溶劑的水取70重量份晶相配料即可。PVA和水通過濕法在氧化鋁缽中與原料粉末混合，從而制備用于模鑄的原料漿料。如此制備的原料漿料通過噴霧-干燥法噴霧并干燥，從而制備球形小顆粒。該球形小顆粒經(jīng)過篩得到顆粒尺寸為10至355μm的顆粒。將如此過篩的小顆粒注入橡膠壓模中，并將用于產(chǎn)生通孔6的橡膠壓栓插入壓模中。在此處，小顆粒在約100MPa的壓力下進行橡膠壓模。該壓模體的外側(cè)通過使用熱固性粘合劑粘合經(jīng)研磨和機械加工形成預(yù)定絕緣子形狀的模鑄體。而后，在表6所示的燒成溫度下在空氣中保持和燒成(需保持的最高燒成溫度)模鑄體。如此燒成的模鑄體用釉涂覆并經(jīng)最終燒成，從而制成如圖2A所示的絕緣子2。對如此燒成過的絕緣子進行以下測試和分析(1)理論密度比；(2)在絕緣子中以氧化物計的稀土元素含量；(3)由上述表達式S/(S+C+M)得到的值；(4)在絕緣子中存在/缺乏具有稀土元素-β-氧化鋁結(jié)構(gòu)的晶相和莫來石晶相；(5)在700℃溫度下絕緣子的耐電壓測試；以及(6)用實施例1中描述的相同方法將絕緣子安裝在火花塞中時進行的耐電壓測試。測試結(jié)果見表7。表5<<p>表注釋標有“*”的樣品號代表比較例。表7注釋標有“*”的樣品號代表比較例。從表7的測試結(jié)果可見，樣品22至38的絕緣子表明根據(jù)表達式S/(S+C+M)算出值為0.7或更高，其含有稀土元素，并且具有95％或更高的理論密度。這些樣品在700℃溫度下顯示出具有60kV/mm或更高的耐電壓值。而且，人們可以預(yù)料，當(dāng)絕緣子與發(fā)動機相連進行測試時在35kV和37kV的兩種放電條件下均顯示出優(yōu)異的結(jié)果。在這些測試結(jié)果中，含有0.01至18重量％稀土元素的樣品在700℃溫度下表現(xiàn)出優(yōu)異的耐電壓性能。在絕緣子中不含任何稀土元素的樣品39在700℃溫度下顯示出47kV/mm的不良耐電壓值。含有含量落入預(yù)定范圍內(nèi)的以氧化物計的稀土元素，但是理論密度比為95.0％或更低的樣品40和41在700℃溫度下分別表現(xiàn)出43kV/mm和32kV/mm的不良耐電壓值。因此，可以理解當(dāng)理論密度比低于95.0％時絕緣子的耐電壓值不能得到提高。實施例3對于在實施例2中使用的樣品25和27，用與實施例2所采用的相同方法制備十個測試片用于進行耐電壓測試。在700℃溫度下用與實施例2相同的方法對每個如此制備的測試片進行測量。涉及樣品25和27的測試結(jié)果繪于圖6中。從圖6的測試結(jié)果中可見，含有釹的樣品25的十個測試片在700℃溫度下的平均耐電壓值和含有鑭的樣品27的十個測試片在700℃溫度下的平均耐電壓值顯示出高于60kV/mm的優(yōu)異值。含釹樣品的平均耐電壓值與含鑭樣品的平均耐電壓值相比變化較小。而且，含釹樣品的所有十個測試片均表現(xiàn)出60kV/mm的耐電壓值。從該實施例中可見含釹樣品的最高和最低耐電壓值高于含鑭的樣品。因此，可以說，即使本發(fā)明的含釹樣品大規(guī)模生產(chǎn)，仍能可靠地生產(chǎn)出在700℃高溫下具有優(yōu)異耐電壓性能的絕緣子。權(quán)利要求1.一種火花塞用絕緣子，包括氧化鋁(Al2O3)基燒結(jié)體，其含有至少一種稀土元素和0.05重量％或更低的以氧化物計的鈉(Na)；其中該氧化鋁基燒結(jié)體的理論密度比為95.0％或更高。2.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體含有0.01至18重量％以氧化物計的稀土元素。3.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞用絕緣子，其中該稀土元素為至少一種選自鑭(La)、鐠(Pr)和釹(Nd)的元素，并且絕緣子具有至少一種稀土元素-β-氧化鋁(化學(xué)式稀土元素Al11O18)結(jié)構(gòu)的晶相。4.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體還含有硅(Si)和至少鈣(Ca)和鎂(Mg)中的一種元素；其中只要以氧化物計的硅含量計為S(單位重量％)，以氧化物計的鈣含量計為C(單位重量％)和以氧化物計的鎂含量計為M(單位重量％)滿足表達式S/(S+C+M)≥0.7即可。5.根據(jù)權(quán)利要求4的火花塞用絕緣子，其中滿足表達式0.95≥S/(S+C+M)≥0.75。6.根據(jù)權(quán)利要求4的火花塞用絕緣子，其中至少含有一種莫來石(Al6Si2O13)晶相。7.根據(jù)權(quán)利要求5的火花塞用絕緣子，其中滿足表達式0.92≥S/(S+C+M)≥0.78。8.一種火花塞包括軸向形中心電極；沿徑向圍繞該中心電極的主金屬殼體；接地電極，其一端固定在主金屬殼體上并布置成面對該中心電極；以及絕緣子，包括氧化鋁(Al2O3)基燒結(jié)體，其含有至少一種稀土元素和0.05重量％或更低的以氧化物計的鈉(Na)；其中該氧化鋁基燒結(jié)體的理論密度比為95.0％或更高。9.一種火花塞用絕緣子，包括氧化鋁基燒結(jié)體，其含有硅(Si)和至少一種稀土元素；其中該氧化鋁基燒結(jié)體的理論密度比為95％或更高。10.根據(jù)權(quán)利要求9的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體含有0.01至18重量％以氧化物計的稀土元素。11.根據(jù)權(quán)利要求9的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體還包括鈣(Ca)和鎂(Mg)中的至少一種元素；以及其中只要以氧化物計的硅含量計為S(單位重量％)，以氧化物計的鈣含量計為C(單位重量％)，和以氧化物計的鎂含量計為M(單位重量％)滿足表達式S/(S+C+M)≥0.7即可。12.根據(jù)權(quán)利要求11的火花塞用絕緣子，其中滿足表達式0.95≥S/(S+C+M)≥0.75。13.根據(jù)權(quán)利要求11的火花塞用絕緣子，其中至少含有一種莫來石(Al6Si2O13)晶相。14.根據(jù)權(quán)利要求12的火花塞用絕緣子，其中滿足表達式0.92≥S/(S+C+M)≥0.78。15.根據(jù)權(quán)利要求9的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體至少含有釹(Nd)作為稀土元素。16.根據(jù)權(quán)利要求15的火花塞用絕緣子，其中該氧化鋁基燒結(jié)體具有稀土元素-β-氧化鋁(組成化學(xué)式稀土元素Al11O18)結(jié)構(gòu)的晶相。17.一種制備火花塞用絕緣子的方法，包括下述步驟通過將硅化合物粉末和至少一種稀土元素粉末混入作為絕緣子主組分的氧化鋁粉末中來制備原料粉末；由原料粉末形成具有預(yù)定絕緣子形狀的成型體；以及在1450至1650℃的溫度下在空氣中燒結(jié)該成型體1至8小時。18.一種火花塞，包括延伸形成軸的中心電極；沿徑向圍繞該中心電極的主金屬殼體；接地電極，其一端固定在主金屬殼體上并布置成面對該中心電極；以及絕緣子，包括氧化鋁(Al2O3)基燒結(jié)體，其含有至少一種稀土元素；其中該氧化鋁基燒結(jié)體的理論密度比高于95％。全文摘要用于火花塞的絕緣子含有作為主組分的氧化鋁(Al文檔編號H01T13/38GK1259786SQ9911597公開日2000年7月12日申請日期1999年11月24日優(yōu)先權(quán)日1998年11月24日發(fā)明者杉本誠,田邊宏之,伊藤博人,山元禎廣,松原桂,田中邦治,島森融,伊藤正也申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社